边坡工程课程设计

根据《建筑边坡工程技术规范（50330-2013）》中5.3条，边坡工程稳定性验算时，其稳定性系数应不小于表1稳定性安全系数要求，否则应对边坡进行处理。

土层信息

土层信厚度 息 天然重饱和重天然快天然快饱和快饱和快度γ 度 剪粘聚剪内摩剪粘聚剪内摩力c 第一层 第二层 第三层 第四层 第五层

擦角Φ 力 11.0 16.0 18.3 22.5 29.0 12.0 17.0 20.2 29.6 44.3 擦角 10.0 15.0 17.9 20.4 27.5 2.5 6.5 23.5 6.0 38.0 16.7 18.3 18.8 20.5 21.8 17.2 18.8 19.2 21.1 22.9 13.0 18.0 20.8 31.9 47.6 二.分析边坡未支护前的稳定状态

运用瑞典圆弧法进行边坡稳定性分析

简称瑞典法，是极限平衡方法中简单而又实际的方法。 对于天然土层 边坡滑裂面位置图：

1

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 O4°44.096430216.553229°12.513°23°33°45°0°640°瑞典条分法计算公式：K式中：li——第i条块滑动面的弧长； ci——第i条块滑动面上岩土体的粘聚力； i——第i条块滑动面上岩土体的内摩擦角； Wi——第i条块单位宽度岩土体自重； i——表示该土条中点与法线的竖直距离。

土条水平等间距平分，b=7.1m, 土条 加权平均加权平均加权平均土条高 内摩擦角 粘聚力c重度γ 度hΨ 第6块 17.922 第5块 18.940 第4块 19.28860°

(clWcosWsiniiiiitan)

i L18.3 18.381 18.620 15.77 7.73 60 45 33 14.88 10.1 8.49 16.662 17.1122.86 16.9692

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 第3块 19.449 18.495 17.921 18.8 17.110 26.61 17.3 6.49 23 13 4 17.7 7.29 7.1 第2块 20.386 17.960 第1块 20.818.3将上表数据带入公式

K(clWcosWsiniiiiitan)可得K1=0.735<1.35

i根据《建筑边坡工程技术规范（50330-2013）》中5.3条，边坡工程稳定性验算时，其稳定性系数应不小于表1稳定性安全系数要求，否则应对边坡进行处理。所以应对边坡进行处理。

三.拟采用支护方案

锚杆加井格梁支护方案应用广泛技术上比较成熟，因此采用井格梁加预应力锚杆支护方案，对边坡进行加固处理。

四.土压力或下滑力计算

运用不平衡推力传递系数法进行边坡稳定性分析

不平衡推力传递系数法是我国铁路与工民建等部门在进行边坡稳定验算中经常使用的方法，计算不繁杂，具有方便适用的优点。在滑体中取第i块土条，如图2，假定第i-1块土条传来的推力Pi

1方向平行于第i-1块

土条的底滑面，而第i块土条传递给第i+1块土条的推力Pi平行于第i块土条的底滑面。即是说，假定每一分界上推力的方向平行于上一土条的底

滑面。

3

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 PiWisinitg1(WicositgiciLi)Pi1cos(i1i)isin(i1i)FsFsPi——第i块滑体剩余下滑力； Pi1——第i-1块滑体剩余下滑力； Wi——第i块滑体的自重； Ni——第i块滑床反力； i——第i块滑体滑面的倾角；

ci、i——第i块滑体滑面的抗剪强度指标；

Fs——边坡稳定安全系数；取1.35

Li——第i块滑体的滑面长度；

i1——传递系数。

将数据带入公式:

WiiSii1cos(i1i)tanisin(i1i)/Ks

可得：

W6=851.042;W5=2178.130; W4=2982.477;W3=3112.810;

W2=2180.878;W1=788.199;Ψ5=0.896;Ψ4=0.932;

4

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 Ψ3=0.946;Ψ2=0.945;

Ψ1=0.950

将上面算出的Wi和Ψi带入下面的公式

ciliWicositan)pi1iksPiWisini(

P6=471.017;P5=1479.382; P4=2319.745;P3=2646.094;

P2=2371.069;P1=2005.904

五.锚杆设计

锚杆设计数据：

锚杆竖向间距取2m，竖向布置14根锚杆，沿坡面间距2/sin60=2.309m； 锚杆横向间距取2.309m，横向布置60根锚杆，两边各留1m边距；

锚杆倾角取15°，直径取32mm，竖向第一根锚杆打在坡顶下2m处，共计840根锚杆。 Pcosθ=nTcos15° (1)锚杆水平拉力标准值：

Htk2005.904cos42.309330.025KN/m

14锚杆轴向拉力标准值：

5

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 NakHtk330.025341.667KN coscos15(2)锚索钢筋截面面积要求

取1×7股钢绞线，公称直径d=21.6mm，fpy=1320N/mm2;公称截面面积As1=285mm2,.

(3)锚杆钢筋截面面积满足下条件：

AKbNak2.2341.667103(4)As569.445mm2ns1.998取n=2

As1fy1320(5)锚杆锚固体与岩土层间长度应满足下式要求:

D4As4*3**322/455.426mm取D=150mm

frbk=150kpa

KNak2.6341.66712.567m Dfrbk0.15150La(4)锚杆杆体与锚固砂浆间的锚固长度应满足下式的要求：

KNak2.6341.6672.219m取La=1.8m ndfb20.02162.95La六.结构设计

格构梁内力计算 1.静力平衡法

计算时先按直线分布假定求出基底净反力，然后将集中荷载直接作用在梁上。由于梁上所有的作用力都已确定，即可按静力平衡条件计算出任意截面上的弯矩和剪力。

6

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 (1)沿坡面方向（竖直方向）

取4根锚杆，梁的宽度S=2/sin60°=2.309，总长度L=11.545m

柱距及荷载分布图

165.01165.01165.01165.01KNABCDEF2.312.312.312.312.31

FB=FC=FD=FE=(Nakcos15)2165.012KN净反力（线荷载）

PkF162.690457.172KN/m

L2.3095剪力计算：

QB左PkL157.1722.309132.010KNQB右165.012132.01033.002KN QC左57.0122.30933.00299.008KNQC右165.01299.00866.004KN

（左右中心对称） 剪力图如下：

7

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 132.0199.0066.0033.00KNFAB33.00CDE66.0099.00132.01KN弯矩计算：

1MB57.1722.3092152.406KNm21MBC中57.1723.46352165.0121.1545150.535KNm

21MC57.1724.6182165.0122.309228.610KNm21MCD中57.1725.77252165.0123.4635165.0121.1545190.511KNm

2弯矩图如下：

ABC0.004DEF150.535152.406150.535152.406228.610190.511（2）水平方向

取4根锚杆，梁的宽度S=2.309，总长度L=8.927m,边距为1m

FB=FC=FD=FE=(Nakcos15)2165.012KNAB=EF=1m;BC=CD=DE=2.309m

8

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 165.01165.01165.01165.01KN/mAB12.31C2.31D2.31EF1m距及荷载分布图

净反力（线荷载）Pk剪力计算：

FL165.012473.938KN/m

2.309312QB左PkL173.938173.938KNQB右165.01273.93891.074KN QC左73.9382.30991.07479.649KNQC右165.01279.64985.363KN

剪力图如下：

85.36391.07479.64973.938ABCDEFKN91.07485.36376.64973.938

弯矩计算：

1MB73.9381236.969KNm29

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 1MBC中73.9383.3092165.0121.154518.901KNM

21MC73.9383.3092165.0122.30923.778KNM21MCD中73.9384.46352165.0123.4635165.0121.154525.498KNm

2

弯矩图如下：

18.90125.49818.901ABCDEF36.9692.倒梁法 (1)沿坡面方向

23.77823.77836.969

柱距及荷载分布图

165.012165.012165.012KNA2.312.31B2.31C2.31D2.31E2.31F2.31m求静反力q=61.255KN/m

ql21ql21261.2352.309163.290KN.m61.2552.309227.215KN.m 22121210

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 支座弯矩可从上表中读出：

MA163.290MB8.597MC34.398MD34.398ME8.597MF163.290

求跨中弯矩：

12111MAB中qlABMAMB611.2552.3092163.2908.597=-45

8282.122

121MBC中qlBCMBMC19.3245

82121MCD中qlCDMCMD6.424

82可得弯矩图：

45.122A8.597B19.325CD8.597E19.32545.122F34.39834.398163.290163.290

求剪力：

MA163.290070.718lA2.309MAMB1163.2908.5971qlAB61.2552.309111.541

lAB22.309211

QA左QA右×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 QB左MMC1MAMB1ql29.897QB右Bql59.545

lAB2lBC2QC左MBMC1MMD1ql81.893QC右Cql70.719 lBC2lCD2剪力图：

111.54170.718A29.897B81.89370.71959.545E29.89759.54511.54170.71981.89370.718KNFCD

（2）水平方向 荷载分布及柱距

165.012165.012165.012A12.31B2.31C2.31D2.31E2.31F1m 净反力：q165.012673.095KN/m

2.3095121111qlA73.0951236.548KNqlAB73.0952.309232.475KN 221212计算得如下表格：

12

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673

支座处弯矩：

MA36.548MB31.403MC32.690MD32.690ME31.403MF36.548

跨中弯矩计算：

121121MABqlABMAMB14.574MBCqlBCMBMC16.667

8282121MCDqlCDMCMD16.0238214.59416.66716.02316.66714.594EDBFAC36.54831.40332.69032.69031.40336.548

求剪力：

QA左MAMMB1036.548QA右AqlAB86.616 lAlAB2MMC1MAMB1ql82.160QB右Bql83.831

lAB2lBC2MBMC1MMD1ql84.945QC右Cql84.388 lBC2lCD2QB左QC左剪力图：

13

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 84.38883.83186.61682.16084.94536.548ABCDEF36.54886.61683.83184.38884.94582.160

3.ACI法

（1）竖向方向计算： 计算参数： 使用

IHRB400钢筋，梁截面尺寸400×400mm

2，则

131bh0.40.432.3103； 1212基础梁抗弯刚度EI31072.131036.19104kpam4；

机床系数k30103KN/m3，柱距L=2.309m，基础外伸长度a=2.309m，内柱受集中力165.012KN，外柱受集中力165.012KN。 地基梁的弹性特征值

3kb30100.4440.246m1l0.2462.3090.610 44EcI46.1910内柱下的截面弯矩

MiPi165.012(0.24l0.16)(0.240.6100.16)49.785kNm内柱440.264下基底反力

q048MiP5iiqill25165.0124849.785022.3092.309取

14

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 ④内柱跨中基底反力

qm2Pi2165.012qi0142.929kpa⑤内柱跨中弯矩 l2.309l22.3092M0(qir4qmqil)(04142.9290)63.502kNm4848MmM0Mi63.50249.78513.717kNm

⑥边柱下的弯矩分布的两种情况计算

24Pcqml1a24165.012142.9292.3092.309Me76.203kNm4al242.3092.30921MePc165.012(0.13l1.06a0.50)(0.130.6101.060.2642.3090.50)35.229kNm440.264取绝对值较小者，及Me=-35.229kN*m ⑦边柱下基底反力

qe4pe6Meqml4*165.012635.229/2.309142.9292.309a51.642kpaal2.3092⑧基础端部基底反力

qa0qa3Meqe335.22951.6425.998kpaa222.30922取

⑨边跨的跨中弯矩

___Mi2(M1eMi)1(35.22949.785)42.507kNm2l22.3092M0(qir4qmqil)(04142.92951.642)69.238kNm

4848MmlM0Mi26.731kNm⑩反力图如下

15

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 对称A51.642142.929142.929142.929

BC弯矩图如下：

26.731A对称13.71313.713BC35.22949.78549.785（2）水平方向计算： 计算参数：

使用HRB400钢筋，梁截面尺寸400×400mm

2

；基础梁抗弯刚度

EI31072.131036.19104kpam4，机床系数k30*103KN/m3，柱距

L=2.309m，基础外伸长度a=1m，内柱受集中力165.012KN，外柱受集中力165.012KN。

地基梁的弹性特征值

3kb30100.41440.264ml0.610 44EcI46.191016

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 内柱下的截面弯矩

MiqiPi(0.24l0.16)49.785kNm内柱下基底反力 45Pi48Mi290.487kpa0④内柱跨中基底反力 llqm2Piqi142.929kpa⑤内柱跨中弯矩 ll2M0(qir4qmqil)63.502kNmMmM0Mi13.713kNm

48⑥边柱下的弯矩分布的两种情况计算

4Pcqml1a2Me4al226.155kNm1MePc(0.13l1.06a0.50)22.342kNm4

取绝对值较小者，及Me=22.342kN.m ⑦边柱下基底反力

qe4pe6Meqml4165.012622.342/1142.9292.309a140.267kpa⑧

al2.3091基础端部基底反力

qa___3Meqe322.342140.2623.105kpa⑨边跨的跨中弯矩 220.52121eMi)Mi2(M1(22.34249.785)13.722kNm2l2M0(qir4qmqil)79.082kNm

48MmlM0Mi95.360kNm⑩反力图如下

17

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 对称ABC140.267142.929142.929弯矩图如下：

65.36022.342A13.713CB对称13.71349.785七.钢筋混凝土设计 （1）格构梁截面配筋

49.785

格构梁配筋采用对称配筋，混凝土采用C30，fc=14.3Mpa

纵筋采用：HRB400，fy=360MPa；箍筋采用：HRB335，fy=300Mpa，钢筋保护层厚度35mm （1）竖直方向

横向梁弯矩、剪力计算取

My163.290KNmVx111.541KN

18

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 b0.518H=h-35=365mm

M163.290106s0.2141fcbh021.014.34003652112s1120.2140.244

b0.518,满足As1fcbh0fy1.014.34003650.2441416mm2

360根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）规定的材料力学性能指标，格构正截面选用6根直径18mm的HRB400钢筋，As=1527mm2 配置箍筋：

剪力V=111.541KN作为格构梁最大剪力进行配筋。 最小截面条件：

0.25cfcbh00.2514.3400365521.9KN111.541KN配筋率：

V0.7ftbh0111.5411030.71.43400365sv0最小配筋率：

fyvbh0300400365ft1.430.240.11%svsv,min0.11fy300sv,min0.24

拟采用双肢箍，直径为10mm钢筋，Asv157mm2 箍筋间距：

Asv157357mm根据构造要求，箍筋最大间距不得大于bsv4000.11%S200mm，因此实际配箍筋为10@200。

（2）梁腹侧采用构造配筋配置2根直径16mm的HRB400钢筋，每侧中部

19

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 各一根。

（3）水平方向

横向梁弯矩、剪力计算取

My36.548KNmVx86.616KN

b0.518H=h-35=365mm

M36.548106s0.048221fcbh01.014.3400365112s1120.0480.049

b0.518,满足As1fcbh0fy1.014.34003650.049285mm2360

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）规定的材料力学性能指标，格构正截面选用2根直径14mm的HRB400钢筋，As=308mm2 配置箍筋：

剪力V=86.616KN作为格构梁最大剪力进行配筋。 最小截面条件：

0.25cfcbh00.2514.3400365521.9KN86.616KN配筋率：

svV0.7ftbh086.6160.71.434003650fyvbh0300400365

最小配筋率：

sv,min0.24ft1.430.240.11%svsv,min0.11 fy30020

×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 拟采用双肢箍，直径为10mm钢筋，Asv157mm2箍筋间距：

SAsv157357mm根据构造要求，箍筋最大间距不得大于bsv4000.11%200mm，因此实际配箍筋为10@200。

梁腹侧采用构造配筋配置2根直径16mm的HRB400钢筋，每侧中部各一根。 心得体会

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练。是我们迈向社会，从事职业工作前必不可少的过程。

一周半的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我们一学期学的知识，而且还把上几个学期所学的知识复习巩固了一遍，培养了我如何去做一件事，如何完成一件事。从中我还发现了平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

课程设计依据及参考资料

[1]GB50330-2013.建筑边坡工程技术规范[S]. [2]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S]. [3]GB50007-2012.建筑基坑支护技术规范[S]. [4]GB50007-2010.混凝土结构设计规范[S].

[5]GB50007-2001.锚杆喷射混凝土支护设计规范[S]. [6]CECS22：2005岩土锚杆（索）技术规范[S].

[7]赵明阶，何光春，王多垠.边坡工程处治技术[M].人民交通出版社.2003.

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×××分厂×××安全生产工作履职清单及行动计划表--0202)89673 [8]朱彦鹏，罗晓辉，周勇.支挡结构设计[M].高等教育出版社.2003. [9]熊智彪.建筑基坑支护[M].中国建筑工业出版社.2013. [10]龙驭球，包世华.结构力学I[M].高等教育出版社.2012.

当人生让你碰壁头破血流时，别害怕，没有这些挫折，怎能练就一身钢筋铁骨，当生活给你一百个理由哭泣时，别沮丧，你就拿出一千个理由笑给它看。

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